CN117735172A - 一种多驱动一张紧同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化控制和输送系统技术领域，公开了一种多驱动一张紧同步控制方法，包括以下步骤：S1、确定主驱动电机和至少一个从驱动电机；S2、基于输送系统的运行参数，独立控制所述主驱动电机和所述从驱动电机的输出扭矩和速度；S3、通过所述从驱动电机的调节，实现对输送链的张紧控制；S4、监测所述输送链的实时运行状态，并基于所述实时运行状态调整所述至少一个从驱动电机的输出扭矩和速度，以维持所述输送链的同步运行。本发明通过多个驱动电机的协同工作和对输送链的实时监测和调整，可以使得输送过程更加稳定，从而提高输送效率。由于减少了对物理张紧装置的依赖，可以减少设备的磨损，从而延长设备的使用寿命。

Description

一种多驱动一张紧同步控制方法

技术领域

本发明涉及自动化控制和输送系统技术领域，具体为一种多驱动一张紧同步控制方法。

背景技术

在自动化和智能化工业生产中，输送系统是不可或缺的部分，广泛应用于物流、包装、制造等多个行业。这些系统通常依赖于驱动电机来驱动输送带或链条，以实现物品的高效传输。然而，随着生产线对速度、负载承受能力和运输距离要求的提升，传统的单驱动输送系统暴露出了多方面的局限性。例如，单一驱动在长距离或高负载运输中可能导致输送带或链条的张力不均、磨损加快，以及传输精确度下降。

为解决这些问题，现有技术中出现了双驱动两张紧的输送系统，其主要依靠物理位置的调整来实现输送链的张紧。然而，这种系统的调整响应速度较慢，难以适应快速变化的负载条件；同时，物理调节方式难以精确控制输送链的张力，尤其在长距离或高速运行时，可能导致输送效率和物品稳定性下降。此外，这种方法也难以实现对多个驱动之间精确同步的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多驱动一张紧同步控制方法，解决了传统双驱动两张紧依靠物理位置的调整来实现输送链的张紧，调整响应速度较慢，难以适应快速变化的负载条件的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多驱动一张紧同步控制方法，用于输送系统，所述输送系统包括多个驱动电机，包括以下步骤：

确定主驱动电机和至少一个从驱动电机；

基于输送系统的运行参数，独立控制所述主驱动电机和所述从驱动电机的输出扭矩和速度；

通过所述从驱动电机的调节，实现对输送链的张紧控制；

监测所述输送链的实时运行状态，并基于所述实时运行状态调整所述至少一个从驱动电机的输出扭矩和速度，以维持所述输送链的同步运行。

优选的，所述从驱动电机的速度调节还包括在所述从驱动电机速度环达到预定范围内时限制其输出扭矩。

优选的，所述从驱动电机的速度调节还包括为所述从驱动电机速度设置一个偏差范围，所述偏差范围为所需同步速度的±5-10％。

优选的，所述调节步骤包括使用PID控制策略来减少或消除所述从驱动电机速度的波动。

优选的，在检测到系统输送链卡住时，所述控制方法包括减少所述从驱动电机的输出扭矩以防止输送链损坏。

本发明还提供一种输送系统，其特征在于，包括：

多个驱动电机，包括一个主驱动电机和至少一个从驱动电机；

一个控制器，配置为执行所述的多驱动一张紧同步控制方法；

其中，所述控制器根据输送链的实时运行状态调整所述从驱动电机的输出扭矩和速度，以实现输送链的张紧控制和同步运行。

优选的，所述控制器还配置为在所述从驱动电机的速度环达到预定范围时限制所述从驱动电机的输出扭矩。

优选的，所述控制器还配置为所述从驱动电机速度设置一个偏差范围，该偏差范围为所需同步速度的±5-10％。

优选的，所述控制器包括PID控制模块，用于减少或消除所述从驱动电机速度的波动。

优选的，在检测到系统输送链卡住时，所述控制器配置为减少所述从驱动电机的输出扭矩以防止输送链损坏。

本发明提供了一种多驱动一张紧同步控制方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过多个驱动电机的协同工作和对输送链的实时监测和调整，可以使得输送过程更加稳定，从而提高输送效率。并且由于减少了对物理张紧装置的依赖，可以减少设备的磨损，从而延长设备的使用寿命。同时由于可以实时调整输送链的张紧度和同步运行，可以减少因输送链张紧度不足或过大而引发的问题，从而提高生产效率。另外通过精确控制各个驱动电机的输出扭矩和速度，可以减少能源的浪费，从而节省能耗。

2、本发明相较于传统双驱两张紧采用张紧位置调节原理，通过采用变频器矢量控制，这种控制方式既控制输送链的速度，也控制输送链的张力。能够在布局空间受限时采用这种方法，布局更灵活。并且因输出扭矩受到控制，系统运行过程中如发生卡链，输送链不会受到极限拉力而造成链条变形甚至断裂。同时没有张紧位置调节开关，省去了布线和维护的麻烦。另外扭矩的控制方式决定了整个输送链运行在一定的扭矩范围内，极大地增加了输送链使用寿命。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明的输送系统结构示意图；

图3为本发明的速度曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例涉及一种多驱动一张紧同步控制方法，适用于输送系统，特别是在需要精确同步运行和张紧控制的应用中，如生产线输送带、自动化物流系统等。区别于传统双驱两张紧采用张紧位置调节原理，双驱一张紧采用变频器矢量控制，这种控制方式既控制输送链的速度，也控制输送链的张力，即速度环饱和转矩限幅的控制方法。

速度环饱和转矩限幅的方案主要应用于电机之间的软连接成刚性连接方式，如皮带、绳索、齿轮、链条等。由于连接介质而产生的耦合关系，电机之间保持相同的运行速度，同时保证电机力矩的均匀分配，还有防止连接断裂时的保护。

请参阅附图1，本发明实施例提供一种多驱动一张紧同步控制方法，包括以下步骤：

S1、确定主驱动电机和至少一个从驱动电机；

在系统启动时，首先确定一个主驱动电机和至少一个从驱动电机。主驱动电机主要负责提供输送链的驱动力，而从驱动电机则主要负责调节输送链的张紧。

S2、基于输送系统的运行参数，独立控制主驱动电机和从驱动电机的输出扭矩和速度；

接下来，根据输送系统的运行参数，如输送物品的重量、大小、形状以及输送速度等，独立控制主驱动电机和从驱动电机的输出扭矩和速度。这种独立控制可以使得主驱动电机和从驱动电机之间的协同工作更加有效，从而提高输送效率。

S3、通过从驱动电机的调节，实现对输送链的张紧控制；

通过调节从驱动电机的输出扭矩和速度，可以实现对输送链的张紧控制。这种方法不仅可以减少对物理张紧装置的依赖，还可以在输送过程中实时调整输送链的张紧度，从而保证输送的稳定性。

S4、监测输送链的实时运行状态，并基于实时运行状态调整至少一个从驱动电机的输出扭矩和速度，以维持输送链的同步运行；

最后，通过实时监测输送链的运行状态，可以基于实时运行状态调整从驱动电机的输出扭矩和速度，以维持输送链的同步运行。这种实时监测和调整可以使得输送过程更加稳定，同时也可以减少因输送链张紧度不足或过大而引发的问题。

这种多驱动一张紧同步控制方法的关键在于，通过多个驱动电机的协同工作，以及对输送链的实时监测和调整，实现了对输送链张紧度的精确控制和输送过程的同步运行。具体来说，通过调节从驱动电机的输出扭矩和速度，可以实现对输送链的张紧控制；通过实时监测输送链的运行状态，可以及时调整从驱动电机的输出扭矩和速度，以维持输送链的同步运行。

本发明通过多个驱动电机的协同工作和对输送链的实时监测和调整，可以使得输送过程更加稳定，从而提高输送效率。并且由于减少了对物理张紧装置的依赖，可以减少设备的磨损，从而延长设备的使用寿命。同时由于可以实时调整输送链的张紧度和同步运行，可以减少因输送链张紧度不足或过大而引发的问题，从而提高生产效率。另外通过精确控制各个驱动电机的输出扭矩和速度，可以减少能源的浪费，从而节省能耗。

作为本发明的一种实施方式，对于从驱动电机的速度调节采取了一种特别的控制策略。当从驱动电机的速度环(即从驱动电机的速度控制回路)达到预定的工作范围内时，系统会限制从驱动电机的输出扭矩。这种控制策略的目的是为了保护电机和输送系统，防止因过大的扭矩而导致机械损伤或系统过载。

具体的，首先，根据输送系统的设计要求和实际工作条件，确定从驱动电机速度环的预定工作范围。这个范围应当符合系统的安全运行标准，并且能够满足输送任务的需求。

当从驱动电机的实际速度进入预定范围时，系统会自动限制电机的输出扭矩。这可以通过软件编程实现，在电机的控制器中设置扭矩限制参数。

这种扭矩限制功能相当于一个过载保护机制。一旦驱动电机的扭矩或速度超出安全运行的范围，系统会采取措施限制扭矩，从而避免可能的设备损坏。

在输送过程中，系统会持续监测从驱动电机的速度环状态，根据需要动态调节输出扭矩，以确保输送链的平稳张紧和同步运行。

这一实施方式中，为输送系统提供了一种动态保护机制，可以根据实际工作状态实时调整从驱动电机的输出扭矩，确保设备在安全的工作范围内运行。通过限制从驱动电机的输出扭矩，可以减少机械磨损和故障率，提高设备的整体可靠性。

总的来说，此实施方式不仅进一步增强了输送系统的稳定性和可靠性，同时也提高了系统的经济性和安全性。通过精细的控制策略，本发明能够在保证输送效率的同时，确保设备的长期稳定运行。

作为本发明的一种实施方式，考虑到实际应用中的灵活性和系统的动态响应，对从驱动电机的速度控制进行了精细化调节。这包括为从驱动电机速度设置一个偏差范围，这个范围大致设置为所需同步速度的±5-10％(与运动方向有关附加速度大小由实际情况决定)。这样做的目的是为了给从驱动电机的速度控制提供一定的弹性，以适应可能出现的轻微波动或系统误差，同时保持输送系统的同步和稳定。

如图2所示，在启动后，由于速度偏差的存在，图中输送链虚线部分迅速拉紧，从机的速度环立刻饱和，输出的转矩受转矩限辐限制，从机速度无法再增加，最终处在一个动态平衡过程中，其速度曲线如图3所示。

具体的，本实施方式是通过根据输送系统的设计规格和工作要求，为从驱动电机的速度控制设置一个合理的偏差范围，通常为所需同步速度的±5-10％。

并且在从驱动电机的控制器中实现偏差范围的设定，并确保电机的实际运行速度可以在这个范围内浮动，以应对系统的动态变化。

同时系统监测主驱动电机和从驱动电机的速度，保证即使在从驱动电机速度处于偏差范围内，也能够实现与主驱动电机的同步运行。

通过实时反馈控制系统，根据从驱动电机的实际速度与预设同步速度之间的差值，动态调节从驱动电机的速度，以保持在偏差范围内。

通过这种偏差范围的设置，本发明能够更好地适应实际工作中的各种情况，确保输送系统即使在面对一些小的波动或误差时，也能保持平稳和同步的运行状态。这不仅提高了系统的可靠性和稳定性，而且也提高了生产效率和经济性。

作为本发明的一种实施方式，提出了使用PID(比例-积分-微分)控制策略来调节从驱动电机的速度，目的是减少或消除从驱动电机速度的波动，从而达到更精确的速度控制和更好的同步性能。

具体的，本实施方式是通过设计一个PID控制器，用于从驱动电机的速度控制。PID控制器包括三个主要参数：比例(P)、积分(I)和微分(D)，它们分别对应于系统偏差的当前值、过去累积值和未来预测值的控制响应。

通过实验或计算方法确定最佳的PID参数，以便控制器可以有效地响应速度的偏差。这通常需要一个调校过程，可能包括手动调校、使用Ziegler-Nichols方法或其他自动调校技术。

从驱动电机提供实时速度反馈给PID控制器，控制器根据反馈的速度与设定值的偏差，自动调整输出以减少偏差。

PID控制器动态调节从驱动电机的输入(如电压或电流)，以减少速度的波动。比例环节对速度偏差做出即时响应，积分环节消除长期的稳态误差，而微分环节预测未来的偏差变化，提前做出调整。

综上所述，使用PID控制策略对从驱动电机的速度进行调节，是一种提高从驱动电机速度控制精度和系统同步性能的有效方法。这种方法允许系统更加精确和稳定地运行，提高了设备的可靠性和生产效率。

作为本发明的一种实施方式，在检测到系统输送链卡住时，控制方法包括减少从驱动电机的输出扭矩以防止输送链损坏。

具体的，系统中包括传感器以监测输送链的运动状态。这些传感器可以是力矩传感器、电流传感器或者位置传感器，它们能够检测到输送链是否存在异常停滞或过度负载的情况。

控制系统实现一套逻辑，当检测到异常情况时，如从驱动电机负载突然增大，表明可能出现了卡住或过载情况。

控制系统响应检测到的异常情况，通过减少从驱动电机的输出扭矩，来减轻对输送链的拉力，防止链条因过大的力矩而断裂或损坏。

同时，控制系统包括一个恢复机制，以便在排除异常情况后，从驱动电机能够逐渐恢复到正常的工作状态。

通过实现这种控制方法，本发明能够在输送系统出现潜在的输送链卡住情况时，及时采取措施，有效防止输送链和其他机械部件的损坏，保障生产流程的顺畅进行。这种方法提高了设备的自动化水平和生产过程的稳定性，有助于提高整体生产效率和经济效益。

综上所述，本发明相较于传统双驱两张紧采用张紧位置调节原理，通过采用变频器矢量控制，这种控制方式既控制输送链的速度，也控制输送链的张力。能够在布局空间受限时采用这种方法，布局更灵活。并且因输出扭矩受到控制，系统运行过程中如发生卡链，输送链不会受到极限拉力而造成链条变形甚至断裂。同时没有张紧位置调节开关，省去了布线和维护的麻烦。另外扭矩的控制方式决定了整个输送链运行在一定的扭矩范围内，极大地增加了输送链使用寿命。

下文描述的输送系统与上文描述的多驱动一张紧同步控制方法可相互对应参照。

本发明还提供一种输送系统，包括：

多个驱动电机，包括一个主驱动电机和至少一个从驱动电机；

控制器，配置为的多驱动一张紧同步控制方法；

其中，控制器根据输送链的实时运行状态调整从驱动电机的输出扭矩和速度，以实现输送链的张紧控制和同步运行。

通过本发明提供的多驱动一张紧同步控制方法和相应的输送系统，能够实现输送链的高效张紧控制和同步运行，提高系统的可靠性和生产效率。

作为本发明的一种实施方式，该控制器还配置为在从驱动电机的速度环达到预定范围时限制从驱动电机的输出扭矩。

作为本发明的一种实施方式，控制器还配置为从驱动电机速度设置一个偏差范围，该偏差范围为所需同步速度的±5-10％。

作为本发明的一种实施方式，控制器包括PID控制模块，用于减少或消除从驱动电机速度的波动。

作为本发明的一种实施方式，在检测到系统输送链卡住时，控制器配置为减少从驱动电机的输出扭矩以防止输送链损坏。

本实施例系统可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多驱动一张紧同步控制方法，用于输送系统，所述输送系统包括多个驱动电机，其特征在于，包括以下步骤：

确定主驱动电机和至少一个从驱动电机；

基于输送系统的运行参数，独立控制所述主驱动电机和所述从驱动电机的输出扭矩和速度；

通过所述从驱动电机的调节，实现对输送链的张紧控制；

监测所述输送链的实时运行状态，并基于所述实时运行状态调整所述至少一个从驱动电机的输出扭矩和速度，以维持所述输送链的同步运行。

2.根据权利要求1所述的一种多驱动一张紧同步控制方法，其特征在于，所述从驱动电机的速度调节还包括在所述从驱动电机速度环达到预定范围内时限制其输出扭矩。

3.根据权利要求2所述的一种多驱动一张紧同步控制方法，其特征在于，所述从驱动电机的速度调节还包括为所述从驱动电机速度设置一个偏差范围，所述偏差范围为所需同步速度的±5-10％。

4.根据权利要求1所述的一种多驱动一张紧同步控制方法，其特征在于，所述调节步骤包括使用PID控制策略来减少或消除所述从驱动电机速度的波动。

5.根据权利要求1所述的一种多驱动一张紧同步控制方法，其特征在于，在检测到系统输送链卡住时，所述控制方法包括减少所述从驱动电机的输出扭矩以防止输送链损坏。

6.一种输送系统，其特征在于，包括：

多个驱动电机，包括一个主驱动电机和至少一个从驱动电机；

控制器，配置为执行权利要求1-5任一项所述的多驱动一张紧同步控制方法；

其中，所述控制器根据输送链的实时运行状态调整所述从驱动电机的输出扭矩和速度，以实现输送链的张紧控制和同步运行。

7.根据权利要求6所述的一种输送系统，其特征在于，所述控制器还配置为在所述从驱动电机的速度环达到预定范围时限制所述从驱动电机的输出扭矩。

8.根据权利要求6所述的一种输送系统，其特征在于，所述控制器还配置为所述从驱动电机速度设置一个偏差范围，该偏差范围为所需同步速度的±5-10％。

9.根据权利要求6所述的一种输送系统，其特征在于，所述控制器包括PID控制模块，用于减少或消除所述从驱动电机速度的波动。

10.根据权利要求6所述的一种输送系统，其特征在于，在检测到系统输送链卡住时，所述控制器配置为减少所述从驱动电机的输出扭矩以防止输送链损坏。